一种GO/Mn改性玉米芯生物炭有机肥及其制备方法和应用与流程

文档序号:17917726发布日期:2019-06-14 23:53

本发明属于肥料技术领域,具体涉及一种GO/Mn改性玉米芯生物炭基有机肥及其制备方法和应用。



背景技术:

土壤中的常量营养元素氮、磷、钾通常不能满足作物生长的需求,需要施用含氮、磷、钾的化肥来补足。常见的化肥包括氮肥、磷肥、钾肥、微肥、复合肥料等,具有成分单纯,养分含量高,肥效快,肥劲猛的特点,但是某些肥料有酸碱反应,同时一般不含有机质,无改土培肥的作用。

传统化学肥料的氮肥由于挥发、淋失和土壤固定等因素的影响,利用率一直不高,氮肥当季利用率只有30%~40%,磷肥当季利用率只有10%~20%左右;微量元素利用率更低,且施入当季难以充分发挥作用。肥料利用率不高,不但影响农作物增产增质,降低经济效益,还可能引起一系列的生态环境问题。



技术实现要素:

有鉴于此,本发明的目的在于提供一种GO/Mn改性玉米芯生物炭基有机肥及其制备方法和应用,石墨烯改性玉米芯生物炭基有机肥既能有效的减少普通化肥的使用,又能肥料充分的保存,不容易流失,做到减肥,保肥的效果。

本发明提供了一种GO/Mn改性玉米芯生物炭基有机肥,包括以下原料发酵制备得到:

GO/Mn改性玉米芯生物炭20~30份、豆饼渣腐熟物25~45份、酵素残渣10~15份、鱼骨粉10~15份、生物腐殖酸5~7份、糖蜜3~5份、枯草芽孢杆菌堆肥发酵剂2~4份和纤维素酶0.15~0.3份;

所述GO/Mn改性玉米芯生物炭的制备方法,包括以下步骤:

1)将玉米芯渣粉和氧化石墨烯混合得到混合料;

2)将所述混合料在90~110℃炭化55~65min,得到生物炭原材料;

3)将所述生物炭原材料和氯化锰溶液混合,在500~600℃炭化3~5h,得到改性生物炭初品;

4)将所述改性生物炭初品去除灰分,得GO/Mn改性玉米芯生物炭;

所述酵素残渣是采用厨余垃圾在与红糖、水按照质量比为3:1:10的比例混合,加入到可膨胀的容器中,密封放置阴凉处自然发酵3个月,去除酵素后得到酵素残渣;

所述豆饼渣腐熟物是将豆饼渣在胶红酵母OP11菌株自然发酵制备得到;所述胶红酵母OP11菌株的保藏编号为CGMCC No.13540。

优选的,所述玉米芯渣粉和氧化石墨烯的质量比为18~22:1。

优选的,所述玉米芯渣粉的质量和氧化石墨烯的质量比为100~200:1;所述生物炭原材料和氯化锰溶液的体积比为1g:10ml~15ml;所述氯化锰溶液的浓度为0.05~0.075mol/L。

优选的,所述纤维素酶的比活力为10万~20万U/g。

优选的,包括以下原料发酵制备得到:GO/Mn改性玉米芯生物炭22~28份、豆饼渣腐熟物30~40份、酵素残渣12~14份、鱼骨粉12~14份、生物腐殖酸5.5~6.5份、糖蜜3.5~4.5份、枯草芽孢杆菌堆肥发酵剂2.5~3.5份和纤维素酶0.2~0.25份。

本发明提供了所述有机肥的制备方法,包括以下步骤:

a.将GO/Mn改性玉米芯生物炭、豆饼渣腐熟物、鱼骨粉、酵素残渣和1.5~2份枯草芽孢杆菌堆肥发酵剂和0.05~0.2份纤维素酶混合,调节含水量60%~70%,25~40℃建堆发酵12~18d,每2~4d翻堆1次,得到发酵产物;

b.将所述发酵产物降至40℃以下时,与生物腐殖酸、糖蜜和剩余的枯草芽孢杆菌堆肥发酵剂和剩余的纤维素酶混合,调节含水量至40%~50%,进行再次建堆发酵,得到有机肥。

优选的,所述再次建堆发酵的时间按照季节不同而有差异:

在夏季和秋季时,发酵5~8d,每2d翻堆1次,发酵温度为25~40℃;

在春季和冬季时,发酵10~14d,每3d翻堆1次,发酵温度为20~30℃。

本发明提供了所述有机肥或所述方法制备的有机肥在农作物种植中的应用。

优选的,所述农作物包括玉米。

优选的,所述有机肥作为基肥与化肥同时施用,所述有机肥和化肥的N素的质量比为1:3;所述有机肥的施入量为17.5~25kg/亩。

本发明提供了一种GO/Mn改性玉米芯生物炭基有机肥,有益效果如下:

1)、所述生物炭基有机肥采用现代生物发酵工程技术,生成工艺流程简单,易操作,生产周期短,成本低廉,产品附加值高,利用了玉米芯、豆饼渣、酵素残渣等废弃物,减少了其对周边环境的污染,变废为宝;

2)、所述生物炭基有机肥,有机质和腐殖酸含量较高,疏松多孔,通气透水性好,比表面积大,吸附和螯合能力强;施用该玉米专用生物炭基有机肥后,能够降增加土壤中的有机质,改良土壤的结构和孔性,增加了土壤的水肥库容,改善玉米的根际环境,提高土壤的酶活性,促进作物根际有益微生物的繁衍,根系生长健壮,玉米抗病虫害的能力显著增强;

3)、所述生物炭基有机肥能活化土壤中的养分,促进土壤营养元素的释放;生物炭添加到有机肥料中,能固定有机物中的氮素,使该有机肥缓慢释放养分供给谷物持续吸收利用;

总之,所述生物炭基有机肥达到了养地、增产的效果,是玉米有机栽培的优选肥源;本发明需要的有机物料为有机废弃物,易获得且成本低廉、工艺先进,可规模化生产。

生物材料保藏信息

胶红酵母(Rhodotorula mucilaginosa),保藏单位:中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(CGMCC),地址:北京市朝阳区北辰西路1号院3号,中国科学院微生物研究所,保藏日期:2017年1月6日,保藏编号为CGMCC No.13540,菌株编号为OP11。

具体实施方式

本发明提供了一种GO/Mn改性玉米芯生物炭基有机肥,包括以下原料发酵制备得到:

GO/Mn改性玉米芯生物炭20~30份、豆饼渣腐熟物25~45份、酵素残渣10~15份、鱼骨粉10~15份、生物腐殖酸5~7份、糖蜜3~5份、枯草芽孢杆菌堆肥发酵剂2~4份和纤维素酶0.15~0.3份。

本发明提供的有机肥的原料包括GO/Mn改性玉米芯生物炭。按重量份计,所述GO/Mn改性玉米芯生物炭优选为22~28份,更优选为25份。所述GO/MnGO/Mn改性玉米芯生物炭的制备方法,包括以下步骤:

1)将玉米芯渣粉和氧化石墨烯混合,得到混合料;

2)将所述混合料在90~110℃炭化55~65min,得到生物炭原材料;

3)将所述生物炭原材料和氯化锰溶液混合,在500~600℃炭化3~5h,得到改性生物炭初品;

4)将所述改性生物炭初品去除灰分,得GO/Mn改性玉米芯生物炭。

在本发明中,所述玉米芯渣粉优选将玉米芯去除表面附着物,粉碎和过筛得到。所述去除表面附着物的方法优选用水洗玉米芯3~4次。水洗后烘干。所述烘干的温度优选为70~80℃,更优选为75℃。所述过筛用筛网的孔径优选为80~100目,更优选为90目。所述玉米芯渣粉和氧化石墨烯的质量比优选为100~200:1,更优选为150:1。所述氧化石墨烯的作用是对生物质炭进行改性,增强其比表面积,孔隙度和含氧官能团,使其吸附和固持能力进增强。

在本发明中,所述混合料优选在100℃炭化60min。所述炭化的作用是生物质原材料的预热处理过程,使氧化石墨烯和生物质炭结合在一起。

在本发明中,所述生物炭原材料的质量和氯化锰溶液的体积比优选为1g:3ml~5ml;所述氯化锰溶液的浓度为0.05~0.075mol/L。所述炭化的温度优选为550℃,所述炭化的时间优选为4h。氯化锰的作用是对生物炭进行改性,优化生物炭材料结构,增强其比表面和空隙,使其吸附和固持能力进增强。

在本发明中,将所述改性生物炭初品去除灰分的方法优选为用盐酸溶液冲洗。所述盐酸溶液的浓度优选为1mol/L。所述冲洗的时间优选为12h。去除灰分后,优选将改性玉米芯生物炭经过滤,用蒸馏水洗至中性后,于70~80℃过夜烘干,研磨,过筛,得到GO/Mn改性玉米芯生物炭。

制备得到的GO/Mn改性生物质炭的孔隙率为52.9%~53.7%,比表面积为9.78~11.5m2/g,平均孔径为19.6~25.7nm。而直接用玉米芯制备的未改性生物质炭的孔隙率为47.1%~49.2%,比表面积为5.22~5.63m2/g,平均孔径为8.24~9.96nm。表明GO/Mn改性生物质炭有更大的表面积以及更丰富的孔隙结构,更有利于对土壤中所需营养元素的固持。

本发明提供的有机物的原料包括豆饼渣腐熟物。按重量份计,所述豆饼渣腐熟物优选为30~40份,更优选为35份。所述豆饼渣腐熟物是将豆饼渣在胶红酵母OP11菌株自然发酵制备得到;所述胶红酵母OP11菌株的保藏编号为CGMCC No.13540。胶红酵母OP11菌株的菌液的浓度为5×106~1×108个孢子/mL,接种量为1%~1.5%。所述自然发酵的时间优选为12~16d,更优选为13~15d,最优选为14d。自然发酵结束后,将得到的发酵产物自然晾晒降至常温,干燥,置于粉碎机中粉碎,过20目筛。豆饼是最常使用的一种长效的,养分较全面、均衡的有机肥,其中含有氮6.0%~7.5%、磷1.25%~1.75%、钾1%~2.5%经充分发酵后作基肥或追肥均可;豆饼渣腐熟物经过胶红酵母OP11菌株自然发酵后,更有利于堆肥发酵中微生物对其的降解利用,从而加速堆肥进程,提高堆肥腐熟度。

本发明提供的有机物的原料包括酵素残渣。按重量份计,所述酵素残渣优选为12~14份,更优选为13份。所述酵素残渣是采用厨余垃圾在与红糖、水按照质量比为3:1:10的比例混合,加入到可膨胀的容器中,密封放置阴凉处自然发酵3个月,去除酵素后剩余物即为酵素残渣。酵素残渣能够提高堆肥过程中微生物的活性,加速堆肥进程,提高堆肥腐熟度,施入土壤后能够改良土壤性质,提高土壤肥力。

本发明提供的有机物的原料包括鱼骨粉。按重量份数,所述鱼骨粉优选为12~14份,更优选为13份。所述鱼骨粉的作用是能够提供多种作物必须元素,可以促进农作物生长,并具有改良土壤作用,使黏重土质疏松。本发明对所述鱼骨粉的来源没有特殊限制,采用本领域所熟知的鱼骨粉的来源即可。在本发明实施例中,所述鱼骨粉购自山东齐隆集团有限公司。

本发明提供的有机物的原料包括生物腐殖酸。按重量份计,所述生物腐殖酸优选为5.5~6.5份,更优选为6份。所述生物腐殖酸的作用是所含营养物质比较丰富,且肥效长而稳定,同时有利于促进土壤固粒结构的形成,而且与化肥混合使用又可弥补化肥所含养分单一,长期单一使用化肥使土壤板结,保水、保肥性能减退的缺陷。本发明对所述生物腐殖酸的来源没有特殊限制,采用本领域所熟知的生物腐殖酸的来源即可。在本发明实施例中,所述生物腐殖酸购自山东创新腐植酸科技股份有限公司。

本发明提供的有机物的原料包括糖蜜。按重量份计,所述糖蜜优选为3.5~4.5份,更优选为4份。所述糖蜜的作用为发酵过程补充微生物吸收利用的碳源。本发明对所述糖蜜的来源没有特殊限制,采用本领域所熟知的糖蜜的来源即可。在本发明实施例中,所述糖蜜购自济南天硕化工有限公司。

本发明提供的有机物的原料包括枯草芽孢杆菌堆肥发酵剂。按重量份计,所述枯草芽孢杆菌堆肥发酵剂优选为2.5~3.5份,更优选为3.0份。所述枯草芽孢杆菌堆肥发酵剂为后续发酵过程提供发酵微生物。本发明对所述枯草芽孢杆菌堆肥发酵剂的来源没有特殊限制,采用本领域所熟知的枯草芽孢杆菌堆肥发酵剂的来源即可。所述枯草芽孢杆菌堆肥发酵剂购自由广州市微元生物科技有限公司。

本发明提供的有机物的原料包括纤维素酶。按重量份计,所述纤维素酶0.2~0.25份,更优选为0.23份。所述纤维素酶的比活力优选为10万~20万U/g,更优选为15万U/g。所述纤维素酶的作用是在后续发酵过程中发挥酶解作用。本发明对所述纤维素酶的来源没有特殊限制,采用本领域所熟知的纤维素酶的来源即可。在本发明实施例中,所述纤维素酶购自和氏璧生物科技有限公司。

本发明提供了所述有机肥的制备方法,包括以下步骤:

a.将GO/Mn改性玉米芯生物炭、豆饼渣腐熟物、鱼骨粉、酵素残渣和1.5~2份枯草芽孢杆菌堆肥发酵剂和0.05~0.2份纤维素酶混合,调节含水量60%~70%,25~40℃建堆发酵12~18d,每2~4d翻堆1次,得到发酵产物;

b.将所述发酵产物降至40℃以下时,与生物腐殖酸、糖蜜和剩余的枯草芽孢杆菌堆肥发酵剂和剩余的纤维素酶混合,调节含水量至40%~50%,进行再次建堆发酵,得到有机肥。

本发明将GO/Mn改性玉米芯生物炭、豆饼渣腐熟物、鱼骨粉、酵素残渣和1.5~2份枯草芽孢杆菌堆肥发酵剂和0.05~0.2份纤维素酶混合,调节含水量60%~70%,25~40℃建堆发酵12~18d,每2~4d翻堆1次,得到发酵产物。

在本发明中,建堆发酵前调解含水量优选为65%。所述建堆发酵的温度优选为30~35℃。所述建堆发酵的时间优选为15d。优选每隔3d翻堆一次。所述建堆发酵的作用是利用堆体内好氧微生物生长释放的热量提高料堆温度,高温可杀灭了料内的杂菌和虫卵,可有效地减轻病虫为害,同时使有机物料分解,最终形成腐熟的有机肥。

将所述发酵产物降至40℃以下时,与生物腐殖酸、糖蜜和剩余的枯草芽孢杆菌堆肥发酵剂和剩余的纤维素酶混合,调节含水量至40%~50%,进行再次建堆发酵,得到有机肥。

在本发明中,所述再次建堆发酵的时间优选按照季节不同而有差异:

在夏季和秋季时,发酵5~8d,每2d翻堆1次,发酵温度为25~40℃;

在春季和冬季时,发酵10~14d,每3d翻堆1次,发酵温度为20~30℃。

在本发明中,经过再次建堆发酵后得到含水量为20%~25%的混合物即为所述有机肥,它既可以直接作为有机肥施用,也可以作为造粒原料进行粒状有机肥的生产。所述造粒的温度优选为75~90℃,更优选为80℃。将所述有机肥进行所述造粒有利于最大限度保持有机肥肥力及有益微生物活性。

本发明提供了所述有机肥或所述方法制备的有机肥在农作物种植中的应用。

在本发明中,所述农作物优选包括玉米。所述有机肥优选作为基肥与化肥同时施用,所述有机肥和化肥的质量比优选为1:3;所述有机肥的施入量优选为17.5~25kg/亩,更优选为20~22.5kg/亩。

下面结合实施例对本发明提供的一种GO/Mn改性玉米芯生物炭基有机肥及其制备方法和应用进行详细的说明,但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1

一种GO/Mn改性玉米芯生物炭基有机肥的制备方法,包括以下步骤:

称量如下重量的原料:GO/Mn改性玉米芯生物炭20kg、豆饼渣腐熟物40kg、鱼骨粉18kg、酵素残渣10kg,生物腐殖酸7kg、糖蜜5kg、枯草芽孢杆菌堆肥发酵剂3kg和纤维素酶0.35kg。

1)豆饼渣腐熟:向豆饼渣中接种胶红酵母OP11进行有氧发酵腐熟。调节豆饼渣水分至60%,将菌液浓度约2×108个孢子/mL的胶红酵母OP11孢子悬液,按照1.5%的接种量接入豆饼渣,充分混合搅拌,进行自然发酵,发酵时间为12d。将豆饼渣自然晾晒降至常温,干燥,置于粉碎机中粉碎,过20目筛,得到豆饼渣腐熟物。

2)所述GO/Mn改性玉米芯生物质炭的制备方法为:玉米芯经水洗4次去除表面黏附物后,风干2d,并在70℃烘箱中过夜干燥,经粉碎,过100目筛子,装于棕色瓶中,待用。

仪器:程序控温马弗炉。方法:限氧控温炭化法。过100目筛子的玉米芯残渣粉和氧化石墨烯按质量比100:1混合末于坩埚中,得到混合料;在90℃下加热0.5h后,按照生物炭原材料的质量和氯化锰溶液的体积比为1g~3ml:1g~5ml加入0.05~0.075mol/L氯化锰溶液搅拌均匀。再将得到的加热产物升温至500℃炭化3h,得到石墨烯改性生物炭初品,混合制得的炭化产物用200ml 1mol/L的HCl溶液处理12h,去除灰分;经过滤,用蒸馏水洗至中性后,于70℃过夜烘干,研磨,过100目筛,得到GO/Mn改性玉米芯生物炭。

GO/Mn/生物质炭的孔隙率为53.4%,比表面积为10.9m2/g,平均孔径为22.8nm。而直接用玉米芯制备的未改性生物质炭的孔隙率为48.3%,比表面积为5.46m2/g,平均孔径为9.25nm。表明GO/Mn/生物质炭有更大的表面积以及更丰富的孔隙结构,更有利于对土壤中所需营养元素的固持。

3)一次发酵:按重量分数计称取将改性玉米芯生物炭、豆饼渣腐熟物、鱼骨粉和酵素残渣混合后,均匀喷洒上枯草芽孢杆菌堆肥发酵剂1.5kg和纤维素酶0.2kg,充分混合搅拌,得一次混合物料,加水调节一次混合物料的含水量在60%,建堆发酵15d。

4)二次发酵:待一次发酵完成后发酵产物降至40℃以下时,加生物腐殖酸、糖蜜,再次喷洒余量的枯草芽孢杆菌堆肥发酵剂和余量的纤维素酶,搅拌均匀后得二次混合物料,加水调节二次混合物料的含水量在40%,将二次混合物料建堆进行二次发酵,二次发酵时间为夏季6d。

5)经过二次发酵后得到含水量为20%的混合物即为酵素残渣烧制生物炭和豆饼渣有机肥,它既可以直接作为有机肥施用,也可以作为造粒原料进行粒状有机肥的生产。

对比例1

按照实施例1的方法制备有机肥,不同之处原料缺少豆饼渣腐熟物。

实施例2

一种GO/Mn改性玉米芯生物炭基有机肥的制备方法,包括以下步骤:

称量如下重量份的原料:GO/Mn/生物质炭25kg、豆饼渣腐熟物25kg、鱼骨粉15kg、酵素残渣15kg、生物腐殖酸5kg、糖蜜3kg、枯草芽孢杆堆肥发酵剂3kg和纤维素酶0.15kg。

1)豆饼渣腐熟:向豆饼渣接种胶红酵母OP11进行有氧发酵腐熟。调节豆饼渣水分至70%,将菌液浓度约1×107个孢子/mL胶红酵母OP11孢子悬液,按照1%的接种量接入豆饼渣,充分混合搅拌,进行自然发酵,发酵时间为15d。将豆饼渣腐熟物自然晾晒降至常温,干燥,置于粉碎机中粉碎,过20目筛,得到豆饼渣腐熟物。

2)所述GO/Mn/生物质炭的制备方法为:玉米芯经水洗4次去除表面黏附物后,风干2d,并在780℃烘箱中过夜干燥,经粉碎,过80目筛子,装于棕色瓶中,待用。

仪器:程序控温马弗炉。方法:限氧控温炭化法。过80目筛子的玉米芯粉和氧化石墨烯按照质量比150:1混合末于坩埚中,得到混合料;在110℃下加热2h后,按照生物炭原材料的质量和氯化锰溶液的体积比为1g:5ml的比例加入0.05mol/L氯化锰溶液搅拌均匀,再将得到的加热产物升温至600℃炭化5h,得到改性生物炭初品,用200ml 1mol/L的HCl溶液处理12h,去除灰分;经过滤,用蒸馏水洗至中性后,于80℃过夜烘干,研磨,过筛,得到GO/Mn/生物炭。

GO/Mn/生物质炭的孔隙率为53.7%,比表面积为11.5m2/g,平均孔径为25.7nm。而直接用玉米芯制备的未改性生物质炭的孔隙率为49.2%,比表面积为5.63m2/g,平均孔径为9.96nm。表明GO/Mn改性生物质炭有更大的表面积以及更丰富的孔隙结构,更有利于对土壤中所需营养元素的固持。

3)一次发酵:将GO/Mn改性玉米芯生物炭、豆饼渣腐熟物、鱼骨粉、酵素残渣混合后,均匀喷洒上枯草芽孢杆菌堆肥发酵剂2kg和纤维素酶0.1kg,充分混合搅拌,得一次混合物料,加水调节一次混合物料的含水量在60%-70%,建堆发酵12d。

4)二次发酵:待一次发酵完成后发酵产物降至40℃以下时,向一次混合物料堆体中按比例加入生物腐殖酸、糖蜜,再次喷洒1kg枯草芽孢杆菌堆肥发酵剂和纤维素酶0.05kg,搅拌均匀后得二次混合物料,加水调节二次混合物料的含水量在50%,将二次混合物料建堆进行二次发酵,二次发酵时间为冬季14d。

5)经过二次发酵后得到含水量为25%的混合物即为酵素残渣烧制生物炭和豆饼渣有机肥,它既可以直接作为有机肥施用,也可以作为造粒原料进行粒状有机肥的生产。

对比例2

按照实施例2的方法制备有机肥,不同之处原料缺少豆饼渣腐熟物。

实施例3

一种GO/Mn改性玉米芯生物炭基有机肥的制备方法,包括以下步骤:

称量如下重量份的原料:GO/Mn改性玉米芯生物炭30kg、豆饼渣腐熟物30kg、鱼骨粉10kg、酵素残渣13kg、生物腐殖酸6kg、糖蜜4kg、枯草芽孢杆菌堆肥发酵剂3kg和纤维素酶0.2份。

1)豆饼腐熟:向豆饼渣中接种胶红酵母OP11进行有氧发酵腐熟。调节豆饼渣水分至65%,将菌液浓度约5×106个孢子/mL胶红酵母OP11孢子悬液,按照2.5%的接种量接入药渣,充分混合搅拌,进行自然发酵,发酵时间为16d。将药渣腐熟物自然晾晒降至常温,干燥,置于粉碎机中粉碎,过20目筛,得到豆饼渣腐熟物。

2)所述玉米芯生物质炭的制备方法为:玉米芯经水洗4次去除表面黏附物后,风干2d,并在75℃烘箱中过夜干燥,经粉碎,过90目筛子,装于棕色瓶中,待用。

仪器:程序控温马弗炉。方法:限氧控温炭化法。过90目筛子的玉米芯渣粉和氧化石墨烯按质量比200:1混合末于坩埚中,得到混合料;在100℃下加热1.5h,按照生物炭原材料的质量和氯化锰溶液的体积比为1g~3ml的比例加入0.075mol/L氯化锰溶液搅拌均匀。再将得到的加热产物升温至550℃炭化4h,得到改性生物炭初品,用200ml 1mol/L的HCl溶液处理12h,去除灰分;经过滤,用蒸馏水洗至中性后,于75℃过夜烘干,研磨,过90目筛,得到GO/Mn改性玉米芯生物炭。

GO/Mn改性生物质炭的孔隙率为52.9%,比表面积为9.78m2/g,平均孔径为19.6nm。而直接用玉米芯制备的未改性生物质炭的孔隙率为47.1%,比表面积为5.22m2/g,平均孔径为8.24nm。表明GO/Mn/生物质炭有更大的表面积以及更丰富的孔隙结构,更有利于对土壤中所需营养元素的固持。

3)一次发酵:将玉米芯生物炭、豆饼渣腐熟物、和鱼骨粉、酵素残渣混合后,均匀喷洒上枯草芽孢杆菌堆肥发酵剂1.5kg和纤维素酶0.1kg,充分混合搅拌,得一次混合物料,加水调节一次混合物料的含水量在65%,建堆发酵18d。

4)二次发酵:待一次发酵完成后发酵产物降至40℃以下时,向一次混合物料堆体中按比例加入生物腐殖酸、糖蜜,再次喷洒余量的枯草芽孢杆菌堆肥发酵剂和余量的纤维素酶,搅拌均匀后得二次混合物料,加水调节二次混合物料的含水量在45%,将二次混合物料建堆进行二次发酵,二次发酵时间为夏季5d。

5)经过二次发酵后得到含水量为23%的混合物即为GO/Mn改性玉米芯生物炭有机肥,它既可以直接作为有机肥施用,也可以作为造粒原料进行粒状有机肥的生产。

对比例3

按照实施例1的方法制备有机肥,不同之处原料缺少豆饼渣腐熟物。

实施例4

为了进一步说明本发明的应用价值,本发明人选取了生物炭有机肥进行田间施用试验,试验设计以下处理:

(1)常规施肥模式(对照):亩施60kg缓控肥;N、P2O5和K2O施用量分别为12.0、6.0和6.0kg/亩,养分总施入量为24.0kg/亩。

(2)对比例1炭基有机肥(缺少豆饼渣)处理:75%的化肥N(缓控肥)养分+25%化肥N量对比例1炭基有机肥(与实施例1的原料相比缺少豆饼渣);

(3)对比例2炭基有机肥(缺少生物炭)处理:75%的化肥N(缓控肥)养分+25%化肥N量对比例2炭基有机肥(与实施例2的原料相比缺少生物炭);

(4)对比例3炭基有机肥(缺少豆饼渣和生物炭)处理:75%的化肥N(缓控肥)养分+25%化肥N量对比例2炭基有机肥(与实施例3的原料相比缺少豆饼渣和生物炭);

(5)对比例4炭基有机肥(未改性生物炭替代改性生物质炭)处理:75%的化肥N(缓控肥)养分+25%化肥N量实施例1炭基有机肥(未改性生物炭替代改性生物质炭;未改性生物炭的制备方法与上述改性生物炭相同,区别之处在于不添加氯化锰溶液);

(6)对比例5炭基有机肥(未改性生物炭替代改性生物质炭)处理:75%的化肥N(缓控肥)养分+25%化肥N量实施例2炭基有机肥(未改性生物炭替代改性生物质炭;未改性生物炭的制备方法与上述改性生物炭相同,区别之处在于不添加氯化锰溶液);

(7)对比例6炭基有机肥(未改性生物炭替代改性生物质炭)处理:75%的化肥N(缓控肥)养分+25%化肥N量实施例3炭基有机肥(未改性生物炭替代改性生物质炭;未改性生物炭的制备方法与上述改性生物炭相同,区别之处在于不添加氯化锰溶液);

(8)实施例1炭基有机肥处理:75%的化肥N(缓控肥)养分+25%化肥N量实施例1炭基有机肥;

(9)实施例2炭基有机肥处理:75%的化肥N(缓控肥)养分+25%化肥N量实施例2炭基有机肥;

(10)实施例3炭基有机肥处理:75%的化肥N(缓控肥)养分+25%化肥N量实施例3炭基有机肥。

10个处理,每个处理3次重复,小区面积25cm2,采用随机区组排列。小区间有宽1m的保护行,田间管理等其他因素相同。

表1不同施肥处理对玉米产量及土壤理化性质的影响

由表1可知,相对于常规施肥,采用本发明的发酵有机肥替代25%化肥氮,可明显提高作物产量,玉米增产14.6%~17.7%,玉米秸秆增产17.4%~23.9%,经济效益显著;而缺少生物炭和豆饼渣制备的有机肥对玉米的增产效果仅为3.35%~6.15%,使用未改性生物炭替代改性生物炭制备的有机肥的增产效果仅为9.33%~9.72%,远不如本发明方案所取得亩产量。

相对于常规施肥,采用本发明的发酵有机肥替代25%化肥氮,可有效改善玉米生长根系环境,提高土壤的酶活性,促进微生物生长,使土壤有机质含量提高了5.70%~8.23%,脲酶提高了15.8%~19.1%,过氧化氢酶提高了9.55%~13.7%,土壤微生物量碳提高了24.5%~32.7%,土壤微生物量氮提高了20.1%~26.7%。

相对于未改性生物炭替代改性生物炭处理,采用本发明的发酵有机肥替代25%化肥氮,可有效改善玉米生长根系环境,提高土壤的酶活性,促进微生物生长,使土壤有机质含量提高了1.21%~3.70%,脲酶提高了4.35%~11.3%,过氧化氢酶提高了3.40%~8.03%,土壤微生物量碳提高了2.08%~15.5%,土壤微生物量氮提高了10.7%~14.4%。

以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

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